Attēli, kas uzņemti no Voyager 2 satelīta tālajā 90. gados, parādīja mums pārsteidzošus rezultātus. Noslēpumainā zaļganā Urāna atmosfēra ir viss, no kā sastāv šī planēta, izņemot niecīgu akmens-metāla kodolu. Fakts ir tāds, ka mūsu senči, kuriem pieder Saules sistēmas ārējo planētu atklājumi, bija pārliecināti, ka tām visām, tāpat kā Zemei, ir virsma, gaisa apvalks un pazemes slāņi. Kā izrādījās, gāzes milžiem tas viss ir liegts, jo viņi ir planētu divslāņu modeļa pārstāvji.
Atklāšanas vēsture un vispārīgi dati par planētu
Urāns ir septītā planēta attāluma no Saules ziņā. To 18. gadsimta beigās atklāja Viljams Heršels, kad viņš pirmais izmantoja teleskopu astronomiskajiem novērojumiem. Pirms tam ilgu laiku zinātnieki uzskatīja, ka Urāns ir tikai tāla, ļoti spoža zvaigzne. Pats Heršels, veicot piezīmes par šo debess ķermeni, sākotnēji to salīdzināja ar komētu, vēlāk nonāca pie secinājuma, ka šī varētu būt cita SS planēta. Protams, pēc visu novērojumu apstiprināšanas atklājums kļuva par sensāciju. Tomēr toreiz neviens nezināja, kāda atmosfēra patiesībā valda Urānā.un kāda ir tā struktūra. Tagad mēs zinām, ka tā orbīta ir viena no lielākajām sistēmā. Planēta ap Sauli apgriežas 84 Zemes gados. Tajā pašā laikā tā apgriezienu periods ap savu asi ir nedaudz vairāk par 17 stundām. Šī iemesla dēļ Urāna atmosfēra, kas jau sastāv no smagajām gāzēm, kļūst neticami blīva un izdara milzīgu spiedienu uz kodolu.
Atmosfēras veidošanās vēsture
Tiek uzskatīts, ka Urāna izskatu un fiziskos datus ietekmē tā kodols, kā arī veidošanās process. Salīdzinot ar pašas planētas parametriem (25 559 km - ekvatoriālais rādiuss), kodols ir vienkārši miniatūrs. Tāpēc tas nenodrošina enerģiju vai magnētisko lauku, kā tas ir Jupitera gadījumā, kā arī pietiekami nesasilda visas gāzes, kas veido Urāna atmosfēru. Savukārt tā sastāvu nevar salīdzināt ar Jupitera vai Saturna sastāvu, lai gan visas šīs planētas ir iekļautas vienā kategorijā. Lieta tāda, ka Urānu ieskauj ledainas gāzes, ledus tā augstākajās modifikācijās, metāna mākoņi un citi smagi elementi. Vieglās gāzes, piemēram, ūdeņradis un hēlijs, atmosfērā atrodas tikai nelielos daudzumos. Šim paradoksam ir divas versijas. Saskaņā ar pirmo, kodola izmērs un gravitācijas spēki SS veidošanās laikā bija pārāk mazi, lai piesaistītu vieglas gāzes. Otrais ir tas, ka vietā, kur veidojās Urāns, bija tikai smagas ķīmiskās sastāvdaļas, kas kļuva par planētas pamatu.
Atmosfēras klātbūtne, tās sastāvs
Urāns pirmo reizi tika detalizēti izpētīts tikai pēc ceļojuma ar Voyager 2, kurā tika uzņemti augstas izšķirtspējas attēli. Viņi ļāva zinātniekiem noteikt precīzu pašas planētas struktūru, kā arī tās atmosfēru. Tā teikt, Urāna gaisa apvalks ir sadalīts trīs daļās:
- Troposfēra atrodas visdziļāk. Spiediens šeit ir robežās no 100 līdz 0,1 bāram, un šī slāņa augstums nepārsniedz 500 km no mantijas nosacītā līmeņa.
- Stratosfēra - atmosfēras slānis vidū. Aizņem augstumu no 50 līdz 4000 km.
- Eksosfēra. Urāna ārējā atmosfēra, kur spiedienam ir tendence uz nulli un gaisa temperatūra ir viszemākā.
Visi šie slāņi dažādās proporcijās satur šādas gāzes: hēliju, ūdeņradi, metānu, amonjaku. Ir arī ūdens dažādu ledus un tvaika modifikāciju veidā. Tomēr Urāna atmosfēra, kuras sastāvs ir salīdzināms ar Jupitera gaisa čaulu, ir neticami auksta. Ja lielākajā gāzes gigantā gaisa masas tiek uzkarsētas līdz maksimumam, tad šeit tās tiek atdzesētas līdz 50 kelviniem, un tāpēc tām ir liela masa.
Troposfēra
Atmosfēras dziļākais slānis šobrīd ir aprēķināts tikai teorētiski, jo zemnieku tehnoloģijas vēl neļauj to sasniegt. Planētas akmens kodolu ieskauj mākoņi, kas sastāv no ledus kristāliem. Tie ir smagi un rada milzīgu spiedienu uz planētas centru. Tiem seko amonija hidrosulfīda mākoņi, tad - sērūdeņraža un amonjaka gaisa veidojumi. Troposfēras ekstrēmāko daļu aizņem metāna mākoņi, kasietonējiet planētu tādā pašā zaļā krāsā. Gaisa temperatūra troposfērā tiek uzskatīta par augstāko uz planētas. Tas svārstās 200 K robežās. Tāpēc daži pētnieki uzskata, ka planētas apvalku veido liels ledus slānis. Bet tā ir tikai hipotēze.
Stratosfēra
Urāna atmosfēras klātbūtni nodrošina smago un vieglo gāzu savienojumi, un to sintēze planētu iekrāso zaļganā nokrāsā. Visi šie procesi notiek vidējā gaisa spraugā, kur amonjaka un metāna molekulas satiekas ar hēliju un ūdeņradi. Ledus kristāli šeit iegūst pavisam citas modifikācijas nekā troposfērā, pateicoties amonjakam, tie absorbē jebkuru gaismu, kas nāk no kosmosa. Vēja ātrums stratosfērā sasniedz 100 m/s, kā dēļ visi mākoņi ātri maina savu pozīciju kosmosā. Auroras sastopamas stratosfērā, bieži veidojas miglas. Taču nav nokrišņu, piemēram, sniega vai lietus.
Eksosfēra
Sākotnēji Urāna atmosfēru noteica precīzi pēc tā ārējā apvalka. Tā ir plāna kristalizēta ūdens sloksne, kas ir tīta ar spēcīgām vēja straumēm un ir Saules sistēmas zemākās temperatūras fokuss. Tas sastāv no vieglām gāzēm (molekulārā ūdeņraža un hēlija), savukārt metāna, kas lielos daudzumos atrodams blīvākos slāņos, šeit nav. Vēja ātrums eksosfērā sasniedz 200 m/s, gaisa temperatūra pazeminās līdz 49 K. Tāpēc planēta Urāns, kuras atmosfēra ir tikledains, ir kļuvis par aukstāko mūsu sistēmā, pat salīdzinot ar tā tālāko kaimiņu Neptūnu.
Urāna magnētiskā lauka noslēpums
Ikviens ļoti labi zina, ka zaļganais Urāns griežas ap savu asi, guļot uz sāniem. Zinātnieki uzskata, ka SS veidošanās brīdī planēta sadūrās ar asteroīdu vai citu kosmisku ķermeni, kas mainīja savu pozīciju, izkropļojot magnētisko lauku. No ass, kas nosaka planētas ziemeļus un dienvidus attiecībā pret ekvatoru, magnētiskā ass ir nobīdīta par 59 grādiem. Tas, pirmkārt, rada nevienmērīgu gravitācijas sadalījumu un, otrkārt, nevienlīdzīgu spriedzi ziemeļu un dienvidu puslodē. Tomēr, visticamāk, tieši šī noslēpumainā pozīcija nodrošina Urāna atmosfēras klātbūtni un tā unikālo sastāvu. Ap serdi aiztur tikai smagās gāzes, vidējos slāņos - kristalizēts ūdens. Iespējams, ja gaisa temperatūra šeit būtu augstāka, Urāns kļūtu par milzīgu okeānu, kas sastāvētu no parasta ūdens, kas ir dzīvības avots.
Urāns absorbē visu un visu apkārt
Kā jau teicām iepriekš, Urāna atmosfēra ir piepildīta ar milzīgu metāna daudzumu. Šī gāze ir diezgan smaga, jo spēj absorbēt infrasarkanos starus. Tas ir, visa gaisma, kas nāk no Saules, no citām zvaigznēm un planētām, pieskaroties Urāna atmosfērai, pārvēršas zaļganā nokrāsā. Nesen zinātnieki novērojuši, ka planēta norij arī svešas gāzes, kas atrodas kosmosā, kas ir paradoksāli ar savu vājo.magnētiskais lauks. Atmosfēras vidējo slāņu sastāvā tika konstatēts oglekļa dioksīds un oglekļa monoksīds. Tiek uzskatīts, ka viņus uz planētu piesaistīja garām ejošas komētas.
Mūsu sistēmas ledus valstības
Abas SS attālākās planētas ir Urāns un Neptūns. Abām ir raksturīgas zilganas nokrāsas, abas veidojas no gāzēm. Urāna un Neptūna atmosfēra ir praktiski vienāda, izņemot proporcijas. Gravitācijas spēks un abu planētu kodolu masa ir gandrīz vienāda. Neptūna atmosfēras apakšējie slāņi, tāpat kā Urāns, veidojas no kristalizēta ūdens, kas sajaukts ar metānu un sērūdeņradi. Šeit, netālu no kodola, ledus giganti uzkarst līdz 200 vai vairāk Kelvina, tādējādi veidojot savu magnētisko lauku. Urāna un Neptūna atmosfērā ir vienāds daudzums molekulārā ūdeņraža - vairāk nekā 80 procenti. Arī Neptūna ārējam gaisa slānim raksturīgs stiprs vējš, taču gaisa temperatūra šeit ir nedaudz augstāka - 60 K.
Secinājums
Urāna atmosfēras klātbūtne principā nodrošina šīs planētas pastāvēšanu. Gaisa apvalks ir galvenā Urāna sastāvdaļa. Tas stipri uzsilst pie kodola, bet tajā pašā laikā tas maksimāli atdziest attālākajos slāņos. Līdz šim planēta ir nedzīva skābekļa trūkuma, kā arī šķidrā ūdens dēļ. Bet, ja kodola temperatūra sāks paaugstināties, prognozē pētnieki, ledus kristāli pārvērtīsies par milzīgu okeānu, kurā var parādīties jaunas dzīvības formas.
